KR20230081592A - 안전성이 개선된 원통형 전지 구조 - Google Patents

안전성이 개선된 원통형 전지 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1전극, 제1분리막, 제2전극, 제2분리막이 적층된 상태에서 이를 그 길이 방향으로 권취하여, 권취 중심을 둘러싸며 원통 형태로 감기는 전극 조립체로서, 상기 제2전극의 축방향 단부가 상기 분리막에 의해 커버되는 구조를 가지는, 전극 조립체를 제공한다. 상기 커버 구조는 상기 권취 과정 이후에 상기 제1분리막 및 제2분리막이 서로 부착되거나, 제3분리막으로 연결됨으로써 형성될 수도 있고, 처음부터 접힘 구조를 갖춘 전극 적층체를 권취함으로써 형성될 수도 있다.

Description

안전성이 개선된 원통형 전지 구조{Safe-Advanced Cylindrical Cell Structure}
본 발명은 전극 조립체의 양극과 음극이 서로 단락이 일어날 수 있는 가능성을 차단하여 안전성을 개선한 원통형 전지 구조에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전 지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수 및 전기적 연결 형태는 요구되는 출력 전압 및 /또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 단위 이차 전지 셀의 종류로서, 원통형, 각형, 및 파우치형 배터리 셀이 알려져 있다. 원통형 배터리 셀의 경우, 각각 양면에 활물질이 코팅된 양극과 음극 사이에 절연체인 분리막을 개재하고 이를 권취하여 젤리롤 형태의 전극 조립체를 형성하고, 이를 전지 캔 내부에 삽입하여 전지를 구성한다. 그리고 상기 양극 및 음극 각각의 무지부에는 스트립 형태의 전극 탭이 연결될 수 있으며, 전극 탭은 전극 조립체와 외부로 노출되는 전극 단자 사이를 전기적으로 연결시킨다. 참고로, 양극 전극 단자는 전지 캔의 개방구를 밀봉하는 밀봉체의 캡 플레이트이고, 음극 전극 단자는 전지 캔이다.
그런데, 이와 같은 구조를 갖는 종래의 원통형 배터리 셀에 의하면, 양극 무지부 및/또는 음극 무지부와 결합되는 스트립 형태의 전극 탭에 전류가 집중되기 때문에 저항이 크고 열이 많이 발생하며 집전 효율이 좋지 않다는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 젤리롤 형태의 전극 조립체에 있어서, 음극 및 양극의 각 일측 장변이 전극 조립체의 상단과 하단으로 각각 연장되어 나온 무지부가 마련되고, 상기 무지부에 집전 플레이트를 용접시킨 구조의 탭리스(tab-less) 원통형 배터리 셀이 제시되었다
도 1은 일반적인 탭리스 원통형 배터리 셀의 모식도, 도 2는 상기 탭리스 원통형 배터리 셀의 무지부에 집전 플레이트가 용접되는 구조를 나타낸 모식도이며, 도 3은 탭리스 원통형 배터리에서 제1전극의 무지부가 절곡되는 부분의 측면 확대 단면도이다. 도 4는 도 2에서 상기 제1전극의 무지부가 원치 않는 방향으로 절곡되어 제2전극과 단락을 일으키는 모습을 나타낸 측면 확대 단면도이다.
도 1및 도2를 참조하면, 탭리스 배터리 셀은 전류가 전극 조립체(1)의 축방향의 상하면 전반에 걸쳐 마련된 무지부(21, 41)를 통해 이에 용접된 집전 플레이트(5, 6)로 전달된다. 이 때, 전기 저항은 전류가 흐르는 통로의 단면적에 반비례하므로, 상기와 같은 탭리스 원통형 배터리 셀은 저항이 낮아 손실되는 에너지 및 발열이 적고 집전 효율이 좋은 특성이 있다.
그러나, 탭리스 원통형 배터리 셀에서 무지부(21, 41)와 집전 플레이트(5, 6)의 용접 특성을 향상시키기 위해서는, 도 3에 나타난 것과 같이, 무지부의 용접 지점에 강한 압력을 가하여 무지부(21, 41)를 최대한 평평하게 절곡시켜야 한다. 이 과정에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1전극 무지부(21)가 과하게 또는 의도치 않은 방향으로 벤딩되어, 분리막을 넘어 반대 극성의 제2전극(4)과 닿아 단락될 가능성이 있어, 안정성의 문제가 존재한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제1전극 무지부가 벤딩 가공되는 과정에서 전극 조립체의 반경방향으로 이와 이웃하는 제2전극과 단락을 일으키지 않도록 하여 안전성을 개선시킨 원통형 전지 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상기와 같은 단락을 막기 위해 제2전극의 앞뒤로 위치한 제1분리막과 제1분리막을 부착시킴에 있어서 분리막들 간에 권취로 인한 뒤틀림이 발생하지 않는 전지 구조 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상기와 같은 단락을 원천 차단할 수 있는 전극 적층체의 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 개선된 구조의 전극 조립체를 포함하는 원통형 배터리 셀과 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 탭리스 원통형 전지 셀에 포함되는 젤리롤 형태의 전극 조립체로서, 그 축방향 일단부에 노출되어 절곡되는 제1전극 무지부와 제1전극의 반경방향으로 배치된 제1분리막, 제2전극, 및 제2분리막 중 제2전극의 축방향 일단부를 분리막으로 커버함으로써, 제 1전극 무지부의 의도치 않은 벤딩에도 불구하고 상기 제1전극 무지부와 제2전극이 접촉하지 않아 단락이 발생하지 않는 구조의 전극 조립체를 제공한다.
전극 조립체의 축방향 일측에서 상기 제2전극의 축방향 일측 단부를 분리막으로 커버하여 상기 제1전극 무지부와 상기 제2전극 사이를 절연시키는 구조(이하 '커버 구조'라 한다.)는, 타측에서는 상기 제1전극의 타측 단부를 분리막으로 커버하여 상기 제2전극의 무지부와 상기 제1전극 사이를 절연시키는 구조를 구비함으로써 동일하게 적용될 수 있으며, 상기 커버 구조는 전극 조립체의 축방향으로 양측에 모두 구비될 수도, 어느 일측에만 구비될 수도 있다.
상기 커버 구조는 상기 제2전극의 앞뒤로 적층되는 상기 제1분리막과 상기 제2분리막의 각 축방향 일측 단부를 서로 부착시킴으로써 이루어질 수 있다.
상기 부착은 상기 제1분리막의 일측 장변 단부 및/또는 상기 제2분리막의 동측 장변 단부에 접착제를 도포함으로써 이루어질 수 있다.
상기 부착은 상기 제1분리막과 상기 제2분리막 사이에 개재되는 양면 접착 테이프 또는 상기 제1분리막 및 상기 제2분리막의 일측 장변 단부를 동시에 커버하는 단면 접착 테이프로써 이루어질 수 있다.
상기 접착제의 도포는, 제1전극, 제1분리막, 제2전극, 및 제2분리막이 차례로 적층된 전극 적층체를 권취하여 전극 조립체를 제조하는 과정에서, 상기 전극 적층체가 권취되어 들어가는 부위에서 이루어질 수 있다.
상기 접착 테이프는 양면 테이프일 수 있으며, 상기 전극 적층체가 권취되기 이전에는 상기 제1분리막 및 상기 제2분리막 중 어느 한 분리막에만 어느 한 면만으로 부착되어 있다가 상기 권취 과정과 동시에 또는 권취 과정 이후에 나머지 분리막에 나머지 한 면이 부착되는 방식으로 상기 제1분리막과 상기 제2분리막을 접착시킬 수 있다.
상기 접착제의 도포 또는 접착 테이프의 부착은 상기 전극 적층체가 권취되어 전극 조립체를 이룬 후에 이루어질 수 있다.
상기 커버 구조의 전극 조립체는, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 하나의 분리막이 상기 제2전극 축방향 일측 단부를 둘러싸며 상기 제2전극의 앞뒤로 접혀 상기 제1분리막과 상기 제2분리막의 역할을 동시에 하도록 적층된 구조의(이하 '접힘 구조'라 한다.) 전극 적층체를 권취함으로써 제조할 수도 있다.
상기 접힘 구조의 전극 적층체는 제1전극, 제1분리막, 및 제2전극을 차례로 적층한 후, 상기 제1분리막을 상기 제2전극 뒤로 접어 재차 적층함으로써 제조될 수도 있다.
상기 접힘 구조는 상기 분리막의 접힌 부분과 상기 제2전극의 축방향 일측 단부 사이에 소정의 갭을 구비하도록 형성될 수 있다.
상기 커버 구조는 상기 제1분리막과 상기 제2분리막의 각 일측 장변 단부를 연결하는 추가적인 제3분리막을 구비함으로써 형성될 수도 있다.
상기 연결은 상기 제1분리막 및 상기 제2분리막을 상기 추가적인 제3분리막과 접착 또는 열융착시킴으로써 이루어질 수 있다.
상기 접착은 접착제 또는 접착 테이프를 통해 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 기술적 과제는, 상술한 원통형 배터리 셀을 적어도 하나 포함하는 배터리 팩과, 이 배터리 팩을 적어도 하나 포함하는 자동차에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명은 제2전극의 축방향 일측 단부를 커버함으로써, 제1전극의 무지부와 제2전극이 서로 만날 수 없게 되어, 상기 전극들 간의 단락이 방지되어 높은 안정성을 갖는 탭리스 원통형 전지 셀을 제공한다.
본 발명은 다른 측면에서, 상기 제2전극의 축방향 일측 단부가 분리막에 의해 커버되는 구조(이하 '커버 구조'라 한다.)를 제1분리막과 제2분리막 간의 부착을 통해 형성하고, 상기 부착은 접착제 또는 접착 테이프에 의함으로써, 상기 커버 구조의 형성 공정을 간편화할 수 있고, 따라서 상기 안정성이 개선된 탭리스 원통형 전지 셀의 제조에 있어 경제성을 갖는다.
본 발명은 또 다른 측면에서, 상기 접착제의 도포를 전극 적층체가 권취되어 들어가는 부위에서 상기 권취 동작과 동시에 일어나도록 함으로써, 상기 접착제의 도포 공정에 있어서 경제성을 갖고, 또한 상기 권취 공정 이전에 상기 분리막들 간의 부착이 있는 경우 발생할 수 있는 제1분리막 및 제2분리막 간의 뒤틀림 현상 역시 방지할 수 있다. 상기 뒤틀림 현상이란 전극 적층체가 권취됨에 따라 상대적으로 상기 제1분리막과 제2분리막 중 상대적으로 내측에 위치한 것과 상대적으로 외측에 위치한 것의 권취 중심으로부터의 곡률 반경이 달라져 서로 어긋남이 발생하는 현상을 의미한다.
본 발명은 또 다른 측면에서, 상기 전극 적층체를 제조하는 단계에서부터 이러한 단락 문제를 원천차단할 수 있도록, 제1전극 뒤로 적층되는 하나의 분리막이 제2전극의 폭방향 일측 단부를 둘러싸고 접히면서 상기 제2전극의 폭방향 일측 단부를 커버함과 동시에 제1분리막 및 제2분리막의 역할을 공히 하는 구조(이하 '접힘 구조'라 한다.)의 전극 적층체를 권취하여 전극 조립체를 제조하는 방법 및 이와 같은 구조의 전극 적층체를 제공한다. 상기와 같은 접힘 구조의 전극 적층체를 권취하여 전극 조립체를 형성함으로써, 상기 권취 공정의 이전 단계에서부터 상기 커버 구조를 형성하게 되고, 상기 권취 과정에서 발생하는 뒤틀림 역시 상기 분리막의 접히는 부분에서만 발생되며, 상기 접히는 부분은 두 분리막의 접합이 아닌 하나의 분리막으로 구성되어 상기 뒤틀림에 더 용이하게 저항할 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 설명하거나, 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 젤리-롤 형태로 권취된 전극 조립체의 측면을 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 전극 조립체의 제1전극과 제2전극에 각각 집전 플레이트가 용접된 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 1의 A 부분의 확대도로서 제1전극 무지부를 벤딩한 상태를 나타낸 전극 조립체의 측면 단면도이다.
도 4는 도 3에서 제1전극 무지부가 의도되지 않은 방향으로 벤딩되어 제2전극과 단락을 일으킨 상태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 5는 도 3에서 제1분리막과 제2분리막이 서로 접착제로 부착되어 제1전극과 제2전극 간의 단락을 막는 상태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 6은 제1분리막과 제2분리막 대신 제2전극을 둘러싸며 접힌 하나의 분리막을 갖는 전극 적층체의 측면도이다.
도 7은 도 3에서 도 6의 전극 적층체를 사용하여 제1전극과 제2전극 간의 단락을 막는 상태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 8은 도 3에서 추가적인 제3분리막 및 접착제로 제1분리막과 제2분리막을 연결시켜 제1전극과 제2전극 간의 단락을 막는 상태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 9는 전극 적층체가 권취된 후 제1분리막과 제2분리막을 서로 부착함으로써 커버 구조를 형성하는 전극 조립체의 제조 방법을 나타낸다.
도 10은 전극 적층체가 권취되어 들어가기 시작하는 영역에서 제1분리막과 제2분리막 사이에 접착제를 도포함으로써 커버 구조를 형성하는 전극 조립체의 제조 방법을 나타낸다
도 11은 접힘 구조를 갖는 전극 적층체가 권취됨으로써 커버 구조를 형성하는 전극 조립체의 제조 방법을 나타낸다
도 12는 본 발명의 따른 전극 조립체를 포함하는 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩 및 상기 배터리 팩을 포함하는 자동차를 나타낸다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
설명의 편의상 본 명세서에서 젤리롤 형태로 감기는 전극 조립체의 권취축의 길이방향을 따르는 방향을 축방향(Y)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축을 둘러싸는 방향을 원주방향 또는 둘레방향(X)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축에 가까워지거나 권취축으로부터 멀어지는 방향을 반경방향 또는 방사방향(Z)이라 지칭한다. 이들 중 특히 권취축에 가까워지는 방향을 구심방향, 권취축으로부터 멀어지는 방향을 원심방향이라 지칭한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
원통형 이차 전지는, 원통형 전지 캔의 내부에 젤리-롤 형태로 감겨 있는 전극 조립체(1)를 내장하여 제작된다.
원통형 전지 캔에 수용되는 상기 전극 조립체(1)는 제1전극(2), 제1분리막(3a), 제2전극(4), 제2분리막(3b)의 롤 시트를 차례로 적층하여 전극 적층체(11)을 구성하고, 이를 상기 롤 시트의 길이방향을 따라 권취하여 형성될 수 있다. 이에 따라 젤리-롤 형태의 전극 조립체(1)는 실질적으로 권취 축 부분이 비어 있는 두꺼운 원형 파이프와 같은 형상을 가지게 된다. 즉 상기 전극 적층체(11)의 길이방향이 원통형의 전극 조립체(1)의 둘레방향과 대응하고, 상기 전극 적층체(11)의 폭방향이 상기 전극 조립체(1)의 축방향과 대응한다. 그리고 상기 전극 적층체(11)의 표면의 법선 방향이 상기 전극 조립체(1)의 반경방향과 대응한다.
상기 제1전극(2)은 양극일 수 있고 상기 제2전극(4)은 음극일 수 있다. 상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b)은 같은 재질의 분리막일 수 있으며, 단지 적층 위치에 따라 이를 구분하기 위해 제1, 제2로 명명하였다.
상기 분리막은 다공성 고분자 기재; 및 상기 다공성 고분자 기재의 양면 상에 위치하고, 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층;을 가진다.
상기 다공성 고분자 기재는 폴리올레핀계 다공성 기재일 수 있다.
상기 폴리올레핀 다공성 기재는 필름(film) 또는 부직웹(non-woven web) 형태일 수 있다. 이와 같이 다공성 구조를 가짐으로써 양극과 음극 간의 전해액 이동이 원활하게 이루어질 수 있게 되고, 기재 자체의 전해액 함침성도 증가하게 되어 우수한 이온 전도성이 확보될 수 있으며, 전기화학소자 내부의 저항증가가 방지되어 전기화학소자의 성능저하가 방지될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리올레핀 다공성 기재는 통상적으로 전기화학소자에 사용되는 평면상의 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하며, 그 재질이나 형태는 목적하는 바에 따라 다양하게 선택할 수 있다.
폴리올레핀 다공성 기재는 비제한적으로 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 도는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 필름(film) 혹은 부직웹(non-woven web)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리올레핀 다공성 기재는 8 내지 30 ㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐 기계적인 물성이나 전지의 고율 충방전 특성을 고려하여 상기 범위를 벗어난 두께도 채택가능하다.
본 발명에 따른 부직포 시트는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 부직포 시트는 섬유 방사에 의해 제조된 것일 수 있다. 예컨대, 멜트 블로운(melt blown) 방법을 사용하여, 상기 소재의 섬유를 융점 이상에서 섬유 방사 형태로 만들어서 혼방 방사하여 제조된 것일 수 있다.
상기 부직포 시트는 200 내지 400 %, 보다 바람직하게는 300 내지 400 %의 연신율을 가질 수 있다. 상기 연신율이 200% 미만인 경우에는 못 관통시 전극과 전극 사이에 접촉할 확률이 증가하게 되고, 400 %보다 큰 경우에는 못 관통 주변 부위도 연신하게 되어 분리막이 얇아져서 barrier성(차단성)이 감소하게 된다.
상기 부직포 시트에는 0.1 내지 10 ㎛의 평균 직경을 갖는 기공이 복수개 형성되어 있다. 기공의 크기가 0.1㎛ 보다 작은 경우에는 리튬 이온 및/또는 전해액의 원활한 이동이 이루어지지 않을 수 있고, 기공의 크기가 10㎛ 보다 큰 경우에는 못 관통시에 부직포 시트의 연신에 의해 양극과 음극의 접촉을 방지하려는 본 발명의 효과가 달성되지 않을 수 있다.
또한, 상기 부직포 시트는 40 내지 70 %의 공극률을 가질 수 있다. 공극률이 40 % 미만인 경우에는 리튬 이온 및/또는 전해액의 원활한 이동이 이루어지지 않을 수 있고, 공극률이 70 %보다 큰 경우에는 못 관통시에 부직포 시트의 연신에 의해 양극과 음극의 접촉을 방지하려는 본 발명의 효과가 달성되지 않을 수 있다. 이와 같이 제조된 부직포 시트는 1 내지 20초/100 mL의 통기도를 가질 수 있다.
또한, 상기 부직포 시트는 10 내지 20 ㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 부직포 시트의 투과성에 따라 상기 범위를 벗어난 두께의 부직포 시트도 채택이 가능하다.
상기 부직포 시트는 라미네이션에 의해, 부직포 시트 아래에 놓인 분리막 구성요소에 결합될 수 있다. 상기 라미네이션은 100 내지 150
Figure pat00001
의 온도 범위에서 수행될 수 있는데, 100
Figure pat00002
보다 낮은 온도에서 라미네이션이 수행되는 경우에는 라미네이션 효과가 발생하지 않게 되고, 150
Figure pat00003
보다 높은 온도에서 라미네이션이 수행되는 경우에는 부직포의 일부가 녹게 된다.
상기와 같은 조건하에 라미네이션 결합된, 본 발명의 일 양태에 따른 분리막은, 종래 부직포 시트로 이루어진 분리막과 비교할 때, 또한, 필름이나 부직포 시트의 적어도 일면에 무기물 입자를 포함하는 층이 형성되어 있는 분리막과 비교할 때 못 관통성에 대하여 향상된 저항성을 갖게 된다.
상기 다공성 코팅층에서 무기물 입자들은 서로 충전되어 접촉된 상태에서 상기 바인더 고분자에 의해 서로 결착될 수 있고, 이로 인해 무기물 입자들 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 형성되어 상기 무기물 입자들 사이의 인터스티셜 볼륨은 빈 공간이 되어 기공을 형성할 수 있다.
상기 다공성 코팅층 형성에 사용되는 무기물 입자로는 무기물 입자, 즉 전기 화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 무기물 입자들을 더 첨가하여 사용할 수 있다. 특히, 이온 전달능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있다. 또한, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체를 포함하는 것이 바람직하다.
유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), PB(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiC 또는 이들의 혼합체 등이 있다.
특히, 전술한 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), PB(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT) 및 하프니아(HfO2)와 같은 무기물 입자들은 유전율 상수 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락 발생을 방지하여 전기화학소자의 안전성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전술한 고 유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.
리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 지칭한다. 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0< x < 2, 0 < y < 3), Li3.25Ge0.25P0.75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y <1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 glass(LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5계열glass(LixPySz,0< x<3, 0<y<3, 0< z<7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.
다공성 코팅층의 무기물 입자 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 0.001 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 0.001㎛ 미만인 경우 무기물 입자의 분산성이 저하될 수 있고, 10㎛를 초과하는 경우 다공성 코팅층의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아진다.
다공성 코팅층을 형성하는 바인더 고분자로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene: PVdF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co￢trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸 아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리 비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트부티레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan) 및 카르복실메틸 셀 룰로오스(carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 바인더 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다공성 코팅층에 사용되는 무기물 입자와 바인더 고분자의 조성비는 예를 들어 50:50 내지 99:1 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70:30 내지 95:5이다. 바인더 고분자에 대한 무기물 입자의 함량비가 50:50 미만일 경우 바인더 고분자의 함량이 많아지게 되어 분리막의 열적 안전성 개선이 저하될 수 있다. 또한, 무기물 입자들 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다. 무기물 입자의 함량이 99 중량부를 초과할 경우 바인더 고분자 함량이 너무 적기 때문에 다공성 코팅층의 내필링성이 약화될 수 있다. 상기 다공성 코팅층의 두께는 특별한 제한이 없으나, 0.01 내지 20㎛ 범위가 바람직하다. 또한, 기공 크기 및 기공도 역시 특별한 제한이 없으나, 기공 크기는 0.001 내지 10㎛ 범위가 바람직하며, 기공도는 10 내지 90% 범위가 바람직하다. 기공 크기 및 기공도는 주로 무기물 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 1㎛ 이하인 무기물 입자를 사용하는 경우 형성되는 기공 역시 대략 1㎛ 이하를 나타내게 된다. 이와 같은 기공 구조는 추후 주액되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다. 기공 크기 및 기공도가 각각 0.001㎛ 및 10% 미만일 경우 저항층으로 작용할 수 있으며, 기공 크기 및 기공도가 10㎛ 및 90%를 각각 초과할 경우에는 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 다공성 코팅층은 분산매에 바인더 고분자를 용해 혹은 분산시킨 후에 무기물 입자를 첨가하여 다공성 코팅층 형성을 위한 슬러리를 수득하고, 이러한 슬러리를 기재의 적어도 일면에 코팅, 건조시킴으로써 형성될 수 있다. 분산매로는 사용하고자 하는 바인더 고분자와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point) 이 낮은 것이 바람직하다. 이는 균일한 혼합과 이후 분산매 제거를 용이하게 하기 위해서이다. 사용 가능한 분산매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다.
상기 바인더 고분자가 분산매에 분산되어 있는 분산액에 무기물 입자를 첨가한 후, 무기물 입자의 파쇄를 실시하는 것이 바람직하다. 이때 파쇄 시간은 1 내지 20 시간이 적절하며, 파쇄된 무기물 입자의 입도는 전술한 바와 같이 0.001 내지 10㎛가 바람직하다. 파쇄 방법으로는 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 특히 볼 밀(ball mill)법이 바람직하다.
그런 다음, 무기물 입자가 분산된 바인더 고분자 분산액을 10 내지 80%의 습도 조건 하에서 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 코팅하고 건조시킨다. 상기 분산액을 다공성 고분자 기재 상에 코팅하는 방법은 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다.
다공성 코팅층 성분으로 전술한 무기물 입자 및 바인더 고분자 이외에, 도전제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 최종 제작된 분리막은 1 내지 100㎛ 또는 5 내지 50㎛의 두께를 가질 수 있다. 두께가 1㎛ 미만이면 분리막의 기능이 충분히 발휘되지 못하고 기계적 특성의 열화가 발생할 수 있으며, 100㎛ 초과이면 고율 충방전시 전지의 특성이 열화될 수 있다. 또한, 40 ~ 60% 공극률을 가질 수 있으며, 150 내지 300 초/100mL의 통기도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다공성 고분자 기재는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 계열을 사용할 수 있다. 또한, 다공성 코팅층에서 무기물 입자로는 Al 산화물, Si 산화물 계열의 코팅 물질을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 분리막을 사용하는 경우, 다공성 고분자 기재의 양측에 다공성 코팅층을 구비하고 있으므로, 전해액에 대한 함침 성능 향상으로 균일한 고체전해질계면층을 형성할 수 있고, 종래의 단면 무기물 코팅 분리막과 대비하여 우위의 통기도를 확보할 수 있다. 예를 들어 120s/100cc 이내일 수 있다. 또 한, 양면에 무기물 다공성 코팅층을 구비하여도 종래 단면 무기물 코팅 분리막 수준의 두께를 구현할 수 있다. 예를 들어 ~15.0㎛ 이내일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 분리막을 사용하는 경우, 분리막의 안정 성이 개선되어 내열 및 내압축 특성을 확보할 수 있다. 구체적으로 180
Figure pat00004
기준 5% 이내의 열수축 특성을 갖는 내열 특성을 확보할 수 있고, 550gf 이상의 관통 강도(Puncture strength) 물성을 확보할 수 있으며, 이러한 분리막을 채용한 전지의 사이클 중 코어 변형(core deformation) 발생 시 단차 부에서 분리막의 손상 또는 관통이 방지될 수 있다.
상기 제1전극(2)의 양 표면에는 활물질이 도포되어 제1전극 코팅부(22)를 구성한다. 그리고 축방향(폭방향) 일측 단부는 활물질이 도포되지 않은 제1전극 무지부(21)를 구성한다. 상기 제1전극 무지부(21)와 상기 제1전극 코팅부(22)의 경계 부분에는 절연 코팅층(25)이 코팅될 수 있다.
상기 제2전극(4)의 양 표면에는 활물질이 도포되어 제2전극 코팅부(42)를 구성한다. 그리고 축방향(폭방향) 타측 단부는 활물질이 도포되지 않은 제2전극 무지부(41)를 구성한다.
본 발명에 있어서, 양극판에 코팅되는 양극 활물질과 음극판에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물 또는 1종 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4(여기서, x는 0 내지 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물(LiMnO2); 리튬 구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2(여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, x = 0.01 내지 0.3임)으로 표현되는 니켈사이트형 리튬 니켈 산화물(lithiated nickel oxide); 화학식 LiMn2-xMxO2(여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, x = 0.01 내지 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 리튬 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material)을 주성분으로 하며, 상기와 같은 종류들이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 집전체는 예컨대 3 내지 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 양극 집전체는, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 전극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질 입자에는 도전재가 추가로 혼합될 수 있다. 이러한 도전 재는 예컨대 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
또한, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질 입자를 도포 및 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 도전재, 바인더, 용매 등과 같은 성분들이 더 포함될 수 있다.
상기 음극 집전체는 예컨대 3 내지 500 ㎛의 두께를 갖는다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양 한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질은 예컨대 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8)의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 전극에 사용가능한 바인더 고분자는 전극 활물질 입자와 도전재 등의 결합과 전극 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 예를 들어 전극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더 고분자의 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene: PVdF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan) 및 카르복실메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 바인더 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전극 제조에 사용되는 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테 트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 이러한 용매들은 전극 집전체 표면에 대해 소망하는 수준으로 슬러리 도포 층이 만들어질 수 있도록 적정한 수준의 점도를 제공한다.
상기 음극은, 집전체; 및 상기 집전체의 적어도 일면에 위치하고, 음극활물질, 바인더 고분자, 및 도전재를 포함하는 음극활물질층을 구비하고, 상기 음극활물질층이 상기 집전체와 면접하는 하층 영역과 상기 하층 영역과 면접하면서 음극 활물질층의 표면까지 연장되는 상층 영역으로 이루어지고, 상기 하층 영역 및 상층 영역이 각각 독립적으로 음극활물질로서 흑연 및 규소계 화합물 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 하층 영역이 음극활물질로서 천연흑연을 포함하고, 상기 상층 영역에는 음극활물질로서 인조흑연을 포함할 수 있다.
상기 하층 영역 및 상층 영역이 각각 독립적으로 음극활물질로서 규소계 화 합물을 더 포함할 수 있다.
상기 규소계 화합물이 SiOx(0
Figure pat00005
x
Figure pat00006
2) 및 SiC 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 음극은 하층용 음극활물질로 포함하는 하층용 슬러리를 집전체에 도포 및 건조하여 하층 영역을 형성하고, 이후 하층 영역 상에 상층용 음극활물질로 포함하는 상층용 슬러리를 도포 및 건조하여 상층 영역을 형성하여 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 음극은 하층용 음극활물질을 포함하는 하층용 슬러리;와, 상층용 음극활물질 포함하는 상층용 슬러리;를 준비하는 단계;
음극 집전체의 일면에 상기 하층용 슬러리를 코팅하고, 동시에 또는 소정의 시간차를 두고 상기 하층용 슬러리 위에 상기 상층용 슬러리를 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 하층용 슬러리 및 상층용 슬러리를 동시에 건조하여 활물질층을 형성하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
이렇게 후자의 방법으로 제조되는 경우에, 상기 음극에서 하층 영역과 상층 영역이 맞닿는 부분에 이들 상이한 종류의 활물질들이 서로 혼재하는 혼합 영역(인터믹싱, intermixing)이 존재할 수 있다. 이는 하층 음극활물질로 포함하는 하층용 슬러리와 상층 음극활물질로 포함하는 상층용 슬러리를 집전체 상에 동시에 또는 매우 짧은 시간 차이를 두고 연속적으로 코팅을 하고, 이후 동시에 건조하는 방식으로 활물질층을 형성하는 경우에, 하층용 슬러리와 상층용 슬러리가 건조전에 맞 닿은 계면 상에 소정의 혼합 구간이 발생하고 이후 건조되면서 이러한 혼합 구간이 혼합 영역의 층 형태로 형성되기 때문이다.
본 발명의 일 구현예의 음극의 활물질층에서, 상기 상층 영역과 상기 하층 영역의 중량비 (또는 단위 면적당 로딩양의 비)는 20:80 내지 50:50, 상세하게는 25:75 내지 50:50일 수 있다.
본 발명의 음극의 활물질층의 하층 영역 및 상층 영역의 두께는 상기 코팅된 하층용 슬러리 및 상기 코팅된 상층용 슬러리의 두께와 완전히 일치하지는 않을 수 있다. 하지만, 건조 또는 선택적인 압연 공정을 거친 결과, 최종 얻어지는 본 발명의 음극의 음극의 활물질층의 하층 영역 및 상층 영역의 두께의 비율은 상기 코팅된 하층용 슬러리 및 상기 코팅된 상층용 슬러리의 두께의 비율과는 일치할 수 있다.
상기 제1 슬러리를 코팅하고, 동시에 또는 소정의 시간차를 두고 상기 제1 슬러리 위에 상기 제2 슬러리를 코팅하고, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 소정의 시간차는 0.6초 이하, 또는 0.02초 내지 0.6초, 또는 0.02초 내지 0.06초, 또는 0.02초 내지 0.03초의 시간차일 수 있다. 이와 같이 제1 슬러리와 제2 슬러리의 코팅시에 시간차가 발생하는 것은 코팅 장비에 기인하는 것이므로, 상기 제1 슬러리와 제2 슬러리를 동시에 코팅하는 것이 더 바람직할 수 있다. 상기 제1 슬러리 상에 제2 슬러리를 코팅하는 방법은 이중 슬롯 다이(double slot die), 등의 장치를 이용할 수 있다.
상기 활물층을 형성하는 단계에서, 건조 단계 이후 활물질층을 압연시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 압연은 롤 프레싱(roll pressing)와 같이 당업 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예컨대, 1 내지 20 MPa의 압력 및 15 내지 30
Figure pat00007
의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 코팅된 하층용 슬러리 및 상층용 슬러리를 동시에 건조하여 활물질층을 형성하는 단계는, 열풍 건조 및 적외선 건조 장치가 조합한 장치를 이용하고, 당업 분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 실시될 수 있다.
상기 하층용 슬러리의 고형분에서 제1 바인더 고분자의 중량%가 상기 상층용 슬러리의 고형분에서 제2 바인더 고분자의 중량%과 동일하거나 더 많을 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르며, 상기 하층용 슬러리의 고형분에서 제1 바인더 고분 자의 중량%가 상기 상층용 슬러리의 고형분에서 제2 바인더 고분자의 중량%보다 1.0 내지 4.2배, 또는 1.5 내지 3.6배, 또는 1.5 내지 3 배 클 수 있다.
이때, 상기 코팅된 하층용 슬러리에서 제1 바인더의 중량% 및 상기 코팅된 상층용 슬러리에서 제2 바인더의 중량%의 비율이 이러한 범위를 만족하는 경우에 하층 영역의 바인더가 너무 적지 않아서 전극층의 탈리가 발생하지 않으며, 상층 영역의 바인더가 너무 많지 않아서 전극 상층부의 저항이 감소되고 급속충전성능이 유리할 수 있다.
상기 하층용 슬러리의 고형분에서 제1 바인더 고분자의 중량%가 2 내지 30 중량%, 또는 5 내지 20 중량%. 또는 5 내지 20 중량%일 수 있고, 상기 상층용 슬러리의 고형분에서 제2 바인더 고분자의 비율(중량%)이 0.5 내지 20 중량%, 또는 1 내지 15 중량%, 또는 1 내지 10 중량%, 또는 2 내지 5 중량%일 수 있다.
상기 하층용 슬러리 및 상기 상층용 슬러리 전체의 고형분에서 제1 바인더 고분자 및 제2 바인더 고분자의 총비율(중량%)이 2 내지 20 중량%, 또는 5 내지 15 중량%일 수 있다.
상기 전극 적층체(11) 제조를 위해 제1전극(2), 제1분리막(3a), 제2전극(4), 제2분리막(3b)을 적층함에 있어서, 상기 분리막(3)이 폭방향으로 상기 제1전극 코팅부(22), 제2전극 코팅부(42)보다 더 외측으로 돌출되도록 하고, 상기 제1전극 무지부(21)와 상기 제2전극 무지부(41)는 폭방향으로 상기 분리막(3)보다 더 외측으로 돌출되도록 한다.
상기 전극 조립체(1)의 축방향 양측으로 각각 노출된 제1전극 무지부(21)와 제2전극 무지부(41)는 도시된 바와 같이 구심 방향으로 접힐 수 있다. 그리고 이렇게 중첩된 제1전극 무지부(21)들의 표면과 제2전극 무지부(41)들의 표면에는 도 2에 도시된 바와 같이 각각 제1전극 집전 플레이트(5)과 제2전극 집전 플레이트(6)이 용접 등의 방식으로 부착 고정된다.
도 3에 도시된 바와 같이 제1전극 무지부(21)를 절곡함에 있어서, 절곡된 제1전극 무지부(21)의 선단부가 의도치 않은 방향으로 휘어지거나 접히면, 도 4에 도시된 바와 같이 해당 부위가 제2전극(4)에 닿아 단락이 발생할 우려가 있다.
이에, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 제2전극(4)의 축방향(폭방향) 일측 단부를 분리막 기타 절연재로 커버하는 구조(이하 '커버 구조'라 한다.)를 형성함으로써 이러한 제1전극 무지부(21)의 의도치 않은 방향으로의 벤딩에도 불구하고 상기 단락의 발생을 방지할 수 있다. 이러한 커버 구조를 형성하는 해결 방안이 전극 조립체의 타측 단부에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
도 5를 참조하면, 상기 제2전극(4)의 축방향(폭방향) 일측 단부를 커버하기 위하여 상기 제1분리막(3a)과 상기 제2분리막(3b)이 서로 부착되도록 할 수 있다.
상기 부착은 상기 각 분리막(3)들 중 적어도 하나, 상기 각 분리막(3)들 사이 공간, 또는 상기 제2전극(4)의 축방향(폭방향) 일측 단부에 접착제를 도포함으로써 이루어질 수 있다.
상기 부착은 접착 테이프(31)를 부착하는 방식으로 이루어질 수도 있다. 상기 접착 테이프(31)는 단면 테이프로서 상기 제1분리막(3a)과 상기 제2분리막(3b)의 각 축방향 일측 단부를 동시에 커버하도록 부착됨으로써 상기 분리막(3)들을 부착시킬 수도 있고, 양면 테이프로서 상기 제1분리막(3a)과 상기 제2분리막(3b) 사이에 개재되며 양면으로 상기 분리막(3)들을 서로 부착시킬 수도 있다. 상기 양면 접착 테이프(31)의 개재는, 상기 접착 테이프(31)가 상기 제1분리막(3a)과 상기 제2분리막(3b) 중 어느 하나에만 붙어 있다가 상기 전극 적층체(11)의 권취 과정과 동시에 또는 그 후에 나머지 하나의 분리막(3)에 붙음으로써 이루어질 수도 있다.
상기 접착제(31)의 도포 또는 분리막(3) 간의 부착 단계가 전극 적층체(11)의 권취 공정 이전에 행해지는 경우, 권취 과정에 있어 상대적으로 내측에 위치하는 제1분리막(3a)과 상대적으로 외측에 위치하는 제2분리막(3b)의 곡률 반경이 서로 달라짐에 따라 분리막(3)의 뒤틀림이 발생할 수 있다. 상기 분리막(3)들이 서로 부착되어 있는 부위는 이러한 뒤틀림에 저항할 수 있는 능력이 떨어져 권취 과정에서 접착이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 상기 접착제(31)의 도포 단계는 전극 적층체(11)의 권취 공정과 동시에 또는 그 이후에 이루어지도록 하여, 상기 분리막(3)들 간의 곡률 반경 차이가 발생하는 와중에 또는 이미 발생한 후에 접착이 이루어지게 함으로써 상기 뒤틀림에 의한 문제의 발생을 배제할 수 있다.
도 6과 도 7은 상기 단락의 문제를 원천 차단할 수 있는 개선된 구조의 전극 적층체(11) 및 이를 권취하여 제작되는 전극 조립체(1)를 나타낸다. 이들 도면을 참조하면, 상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b)을 부착하여 상기 제2전극(4)의 단부를 커버하는 대신, 전극 적층체(11)의 제조 단계에서부터, 하나의 분리막(3)을 상기 제2전극의 축방향(폭방향) 일측 단부를 둘러싸도록 접어, 하나의 분리막(3)이 제1분리막(3a) 및 제2분리막(3b)의 역할을 공히 맡음과 동시에, 상기 제1전극(2)과 제2전극(4) 간의 단락을 방지하는 역할도 맡도록 하는 구조(이하 '접힘 구조'라 한다.)로 형성될 수 있다.
상기 접힘 구조의 전극 적층체(11)은 제1전극(2), 분리막(3), 및 제2전극(4)을 차례로 적층한 뒤 상기 분리막(3)을 상기 제2전극(4)의 방향으로 접어 재차 적층함으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 접힘 구조의 전극 적층체(11)을 권취하여 전극 조립체(1)를 제조할 경우, 별도의 추가적인 공정 없이도 상기 단락 방지의 효과를 달성할 수 있다.
상기 접힘 구조의 전극 적층체(11)을 권취하는 과정에 있어서도 상기 분리막(3)의 뒤틀림 현상은 발생할 수 있다. 그러나, 상기 뒤틀림 현상은 상기 분리막(3)이 접힌 부위에서만 나타나며, 상기 접힌 부위는 둘 이상의 분리막이 접착된 것이 아닌 한 장의 분리막(3) 접힌 부분이므로, 상기 뒤틀림에 더 용이하게 저항할 수 있다. 따라서 상기 개선된 전극 적층체(11)을 권취하여 전극 조립체(1)를 만드는 과정에서 별도로 상기 분리막(3)의 접힌 부분의 뒤틀림을 방지하기 위한 조치를 취하지 않아도 무방하다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b)을 서로 직접 부착하기보다, 상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b)을 연결하는 뚜껑 역할을 하는 추가적인 제3분리막(3c)을 도입함으로써 상기 단락을 방지할 수도 있다.
상기 제1분리막(3a) 및 제2분리막(3b)과 상기 제3분리막(3c) 간의 연결은, 상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b)을 직접 부착할 때와 같이, 접착제(31) 또는 접착 테이프(31)로 이루어질 수도 있고, 열융착 기타 다른 방법에 의해 이루어질 수도 있다.
도 9는 전극 적층체(11)가 권취된 후 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b)을 서로 부착함으로써 커버 구조를 형성하는 전극 조립체(1)의 제조 방법을 나타낸다. 이하 도 9를 참조하여 상기 커버 구조를 포함하는 전극 조립체(1)의 제조 방법을 설명한다.
제1전극(2), 제1분리막(3a), 제2전극(4), 및 제2분리막을 순서대로 적층하여 전극 적층체(11)를 형성한다(S11). 이 때, 상기 제1전극(2)은 폭방향 일측 단부에 상기 제1분리막(3a)의 폭방향 일측 장변 단부 밖으로 연장되어 나온 제1전극 무지부(21)를 포함할 수 있고, 상기 제2전극(4)은 폭방향 타측 단부에 상기 제2분리막(3b)의 폭방향 타측 장변 단부 밖으로 연장되어 나온 제2전극 무지부(41)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2전극(4)의 폭방향 일측 단부는 상기 제1분리막(3a) 및 상기 제2분리막(3b)의 폭방향 일측 단부에 비하여 폭방향으로 더 내측에 위치할 수 있다. 상기 전극 적층체(11)를 라미네이팅하여 적층 상태를 안정화할 수 있다.
상기 전극 적층체(11)를 길이방향을 따라 권취 중심을 감싸며 권취한다(S12). 이 과정에서 상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b) 간의 곡률 반경 차이가 발생하여 뒤틀림 현상이 발생할 수 있다. 상기 권취로써 상기 전극 조립체(1)는 그 권취 중심으로부터 반경방향을 따라 제1전극(2)과 제2전극(4)이 분리막(3)을 개재하며 수회 반복되어 적층된 형상을 갖게 될 수 있다.
상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b)의 폭방향(축방향) 일측 장변 단부를 서로 접착한다(S13). 상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b)의 폭방향 일측 단부는 상기 제2전극(4)의 폭방향 일측 단부에 비해 폭방향으로 외측으로 돌출되어 있으므로, 상기 분리막(3)들을 서로 부착함으로써 상기 제2전극(4)의 폭방향 일측 단부를 완전히 커버할 수 있다. 상기 접착은 접착제(31)를 도포하거나 접착 테이프(31)를 개재하는 등의 방법을 통해 이루어질 수 있다.
도 10은 전극 적층체(11)가 권취되어 들어가기 시작하는 영역에서 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b) 사이에 접착제(31)를 도포함으로써 커버 구조를 형성하는 전극 조립체(1)의 제조 방법을 나타낸다. 이하 도 10을 참조하여 상기 커버 구조를 포함하는 전극 조립체(1)의 제조 방법을 설명한다.
제1전극(2), 제1분리막(3a), 제2전극(4), 및 제2분리막을 순서대로 적층하여 전극 적층체(11)를 형성한다(S21). 이 때, 상기 제1전극(2)은 폭방향 일측 단부에 상기 제1분리막(3a)의 폭방향 일측 장변 단부 밖으로 연장되어 나온 제1전극 무지부(21)를 포함할 수 있고, 상기 제2전극(4)은 폭방향 타측 단부에 상기 제2분리막(3b)의 폭방향 타측 장변 단부 밖으로 연장되어 나온 제2전극 무지부(41)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2전극(4)의 폭방향 일측 단부는 상기 제1분리막(3a) 및 상기 제2분리막(3b)의 폭방향 일측 단부에 비하여 폭방향으로 더 내측에 위치할 수 있다. 상기 전극 적층체(11)를 라미네이팅하여 적층 상태를 안정화할 수 있다.
상기 전극 적층체(11)를 길이방향을 따라 권취 중심을 감싸며 권취하고, 이 때 상기 전극 적층체(11)가 권취되어 들어가는 와인더부에 접착제를 도포함으로써 상기 제1분리막(3a)과 상기 제2분리막(3b)이 서로 접착될 수 있도록 한다(S22). 이 과정에서 상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b) 간의 곡률 반경 차이가 발생하여 뒤틀림 현상이 발생할 수 있지만, 상기 접착제(31)는 그러한 뒤틀림 현상이 발생하는 동시에 도포되므로, 상기 뒤틀림 현상은 접착제(31)의 접착 성능에 영향을 주지 않는다. 상기 권취로써 상기 전극 조립체(1)는 그 권취 중심으로부터 반경방향을 따라 제1전극(2)과 제2전극(4)이 분리막(3)을 개재하며 수회 반복되어 적층된 형상을 갖게 될 수 있다.
도 11은 접힘 구조를 갖는 전극 적층체(11)가 권취됨으로써 커버 구조를 형성하는 전극 조립체(1)의 제조 방법을 나타낸다. 이하 도 11을 참조하여 상기 커버 구조를 포함하는 전극 조립체(1)의 제조 방법을 설명한다.
제1전극(2), 분리막(3), 및 제2전극(4)을 순서대로 적층한다(S31). 이 때, 상기 제1전극(2)은 폭방향 일측 단부에 상기 분리막(3)의 폭방향 일측 장변 단부 밖으로 연장되어 나온 제1전극 무지부(21)를 포함할 수 있고, 상기 제2전극(4)은 폭방향 타측 단부에 상기 분리막(3)의 폭방향 타측 장변 단부 밖으로 연장되어 나온 제2전극 무지부(41)를 포함할 수 있다.
상기 분리막(3)을 상기 제2전극(4)의 폭방향 일측 단부를 감싸도록 반으로 접어 적층하여 전극 적층체(11)를 만든다(S32). 상기 분리막(3)은 상기와 같이 접힘으로써 상기 제2전극(4)의 앞뒤 및 폭방향 일측 단부를 커버하도록 적층될 수 있다. 상기 전극 적층체(11)를 라미네이팅하여 적층상태를 안정시킬 수 있다.
상기 전극 적층체(11)를 길이방향을 따라 권취 중심을 감싸며 권취한다(S33). 이 과정에서 상기 제1분리막(3a)과 제2분리막(3b) 간의 곡률 반경 차이가 발생하여 뒤틀림 현상이 발생할 수 있다. 그러나, 상기 뒤틀림 현상은 상기 분리막(3)의 접힌 부분에만 일어나게 되며, 이 부분은 하나의 분리막(3)으로 구성되어 뒤틀림에 쉽게 저항할 수 있다. 상기 권취로써 상기 전극 조립체(1)는 그 권취 중심으로부터 반경방향을 따라 제1전극(2)과 제2전극(4)이 분리막(3)을 개재하며 수회 반복되어 적층된 형상을 갖게 될 수 있다.
상술한 실시예들(변형예들)에 따른 원통형 배터리 셀은 배터리 팩(P)을 제조하는데 사용될 수 있고, 상기 배터리 팩(P)은 자동차(V)에 탑재될 수 있다. 자동차(V)는 일 예로 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있다. 자동차(V)는 4륜 자동차 또는 2륜 자동차를 포함한다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
1: 전극 조립체
11: 전극 적층체
2: 제1전극
21: 제1전극 무지부
22: 제1전극 코팅부
25: 절연 코팅층
3: 분리막
3a: 제1분리막
3b: 제2분리막
3c: 제3분리막
31: 접착제/접착 테이프
4: 제2전극
41: 제2전극 무지부
42: 제2전극 코팅부
P: 배터리 팩
V: 차량

Claims (14)

  1. 제1전극, 제1분리막, 제2전극, 제2분리막을 적층한 전극 적층체를 그 길이 방향으로 권취하여, 권취 중심을 둘러싸며 원통 형태로 감기는 전극 조립체로서,
    상기 제1전극의 양 표면에는 활물질이 도포되어 제1전극 코팅부를 구성하고, 상기 제1전극의 축방향(폭방향) 일측 단부는 활물질이 도포되지 않은 제1전극 무지부를 구성하고,
    상기 제2전극의 양 표면에는 활물질이 도포되어 제2전극 코팅부를 구성하고,
    상기 제2전극의 축방향(폭방향) 일측 단부가 상기 분리막에 의해 커버되는 구조를 가지는, 전극 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2전극의 축방향(폭방향) 타측 단부는 활물질이 도포되지 않은 제2전극 무지부를 구성하고,
    상기 제1전극의 축방향 타측 단부가 상기 분리막에 의해 커버되는 구조를 가지는, 전극 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1분리막과 제2분리막의 축방향(폭방향) 일측 단부가 부착된, 전극 조립체.
  4. 청구항 2에 있어서,
    제1분리막과 제2분리막의 축방향(폭방향) 타측 단부가 부착된, 전극 조립체.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제1분리막과 제2분리막의 부착은 접착제를 도포하여 이루어진, 전극 조립체.
  6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제1분리막과 제2분리막의 부착은 접착 테이프를 부착하여 이루어진, 전극 조립체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1분리막과 제2분리막은, 상기 제2전극의 폭방향 일측 단부에 대응하는 부위에서 분리막을 반으로 접어서 상기 제2전극의 양면에 각각 접하도록 한 부분인, 전극 조립체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2전극의 폭방향 일측 단부와 상기 분리막이 접힌 부위 사이에 소정의 갭이 부여된, 전극 조립체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    추가적인 제3분리막을 사용하여 제1분리막과 제2분리막의 축방향(폭방향) 일측 단부를 연결함으로써, 상기 제2전극의 일측 단부를 커버하는, 전극 조립체.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 연결은 접착을 통해 이루어지거나 열 융착에 의해 이루어지는, 전극 조립체.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 접착은 접착제 또는 접착 테이프를 통해 이루어지는, 전극 조립체.
  12. 청구항 5의 전극 조립체를 제조하는 방법으로서,
    제1전극, 제1분리막, 제2전극 및 제2분리막을 순서대로 라미네이팅하여 전극 적층체를 형성하는 단계;
    상기 전극 적층체의 길이방향을 따라 상기 전극 적층체를 권취하는 단계; 및
    상기 전극보다 축방향으로 더 돌출되어 서로 겹쳐지는 제1분리막과 제2분리막 사이를 접착하는 단계;를 포함하는, 전극 조립체 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1분리막과 제2분리막의 접착은, 상기 전극 적층체를 권취하는 과정에서 전극 적층체가 권취되어 들어가기 시작하는 영역에 접착체를 도포하여 이루어지는, 전극 조립체 제조 방법.
  14. 청구항 7 또는 청구항 8의 전극 조립체를 제조하는 방법으로서,
    제2전극의 폭방향 일측 단부에 대응하는 부위에서 분리막을 접어 제1분리막과 제2분리막을 규정하며, 제1전극, 제1분리막, 제2전극 및 제2분리막을 순서대로 라미네이팅하여 전극 적층체를 형성하는 단계; 및
    상기 전극 적층체의 길이방향을 따라 상기 전극 적층체를 권취하는 단계;를 포함하는 전극 조립체 제조 방법.

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